Композиции и системы покрытий на водной основе с улучшенной устойчивостью к образованию натеков и относящиеся к ним способы

Композиции и системы покрытий на водной основе с улучшенной устойчивостью к образованию натеков и относящиеся к ним способы

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

По данной заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке США серийный номер 61/450,481, поданной 8 марта 2011 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам покрытий на водной основе и способам, используемым для формирования защитных покрытий на подложках, в частности подложках, содержащих металл. Более конкретно, настоящее изобретение относится к композициям покрытий, способам и системам покрытий, включая водную композицию покрытия. Такие покрытия типично используют в качестве грунтовочного покрытия (также имеет название базовое покрытие) или в виде покрытия непосредственно на металл («DTM»), в котором водная композиция покрытия предпочтительно имеет достаточно высокую нагрузку одного или более глинистых агентов, предотвращающих образование натеков (далее «агенты CAS»), и/или покрытие наносят в среде с контролируемой влажностью, способствуя повышению производительности полученных покрытий по отношению к устойчивости к образованию натеков.

Уровень техники

Интермодальные грузовые контейнеры (также называемые грузовые или транспортировочные контейнеры) могут быть повторно использованы для транспортировки и хранения единиц для перемещения продуктов и сырья между местами расположения, в том числе между странами. Интермодальные грузовые контейнеры стандартизированы для облегчения интермодальных перевозок, таких как морской транспорт, грузовые поезда и грузовые машины. Стандартизацию грузовых контейнеров также называют контейнеризацией.

Контейнеризация предоставляет мировой торговле большое количество преимуществ. Отгруженные товары перемещаются более легко и дешево. Производители знают, что товары, погруженные в одном месте, можно легко выгрузить в пункте назначения. Безопасность груза была улучшена, поскольку контейнеры, как правило, герметично закрывают и они могут быть заблокированы, чтобы препятствовать фальсификациям и кражам. Контейнеры также имеют более длительный срок службы, и имеется более сильный рынок подержанных контейнеров. Дополнительно, затраты грузовых контейнеров сами по себе понижаются, поскольку производитель может сделать это в большем объеме, зная, что потенциальные клиенты доступны во всем мире.

Несколько международных стандартов были созданы в целях содействия международной контейнеризации. Например, Международная организация стандартизации (ISO) обнародовала применимые стандарты, включая R-668 для определения терминологии, размеров и рейтингов; R-790 для определения идентификационных маркировок; R-1161 для рекомендаций угловых фиттингов; и R-1897 для установки размеров для контейнеров общего назначения. Другие стандарты включают ASTM D5728-00, ISO 9897 (1997); ISO 14829 (2002); ISO 17363 (2007); ISO/PAS 17712 (2006); ISO 18185 (2007); и ISO TS 10891 (2009). Международная спецификация для производительности покрытия/краски обеспечивается IICL (Institute of International Container Lessors). См. также International Organization for Standardization (ISO), Freight Containers, Vol.34 of ISO Standards Handbook, 4th Ed., 2006, ISBN 92-67-10426-8; и Levinson, Marc, The Box: How the Shipping Container Made the World Smaller and the World Economy Bigger, Princeton, NJ, Princeton University Press, 2006, ISBN 0691 123241. Каждый из этих стандартов и публикаций включены в данную заявку во всей их полноте для всех целей.

Грузовые контейнеры испытывают воздействие суровых, коррозионных сред в течение их срока службы. При транспортировке по морю, контейнеры подвергаются разрушительному действию соленой воды. При воздействии природных условий, контейнеры должны выдерживать ветер, солнце, град, дождь, песок, жару и тому подобное. Контейнеры, которые подвергаются воздействию солнца можно нагреть до температуры 82°C (180°F) или даже выше.

Соответственно, грузовые контейнеры должны быть изготовлены таким образом, чтобы позволить контейнерам пережить это воздействие в течение разумного срока службы. В качестве стратегии, контейнеры могут быть изготовлены из устойчивых к коррозии материалов, таких как нержавеющая сталь, атмосферостойкая сталь (также известная как коррозионностойкая сталь марки COR-TEN или сталь марки CORTEN). Даже если они изготовлены из таких устойчивых к коррозии материалов, все еще обычно желательно дополнительно применять прочные, износостойкие, устойчивые к коррозии покрытия на контейнерах как дополнительную защиту от распада. Покрытия также могут быть использованы для декоративных, информативных целей, или для идентификации бренда.

Типичная стратегия покрытия включает нанесение верхнего покрытия поверх грунтовочного покрытия. Часто покрытия наносят на одну или более вертикальных поверхностей. Исторически, в основном, системы покрытий на основе растворителей, были использованы для защиты грузовых контейнеров, поскольку предлагаемые системы на водной основе не могли удовлетворить требованиям применимой производительности и/или стандартов. В частности покрытия на водной основе трудно наносить в самых разных условиях влажности, так как нанесенная пленка покрытия остается влажной в течение более длительного периода времени и/или не высыхает равномерно, приводя к увеличенному образованию натеков покрытия, если вязкость не восстанавливается во время периода высыхания. Следовательно, только системы покрытий на основе растворителей нашли широкое коммерческое применение в промышленности. Контейнерная промышленность сохраняет сильное предубеждение против использования систем покрытий на водной основе.

С увеличением экологического сознания, существует сильное желание развивать усовершенствованные технологии, которые позволят использование систем покрытий на водной основе для защиты грузовых контейнеров или других подложек (например, транспортных средств, таких как железнодорожные вагоны или грузовые автомобили).

Сущность изобретения

В одном осуществлении, настоящее изобретение представляет композицию и/или систему покрытия на водной основе, которые могут быть использованы для формирования покрытия, которое предпочтительно устойчиво к образованию натеков, так как композиция высыхает в средах с различной влажностью (например, покрытие предпочтительно устойчиво к образованию натеков в нормальных и/или влажных высушивающих средах). Система покрытия является особенно эффективной для защиты подложек, содержащих металл, таких как интермодальные грузовые контейнеры, от коррозии.

В общем, настоящее изобретение представляет композиции на водной основе, приемлемые для формирования грунтовочных покрытий (или DTM покрытий) на подложках, а также композиции верхних покрытий, приемлемые для формирования верхних покрытий непосредственно или опосредованно на нижележащих покрытиях. Желательно, чтобы композиция на водной основе содержала один или более агентов CAS в количестве, достаточном, чтобы предотвратить покрытие от чрезмерного образования натеков, поскольку композиция высыхает в средах с различной влажностью (например, во влажной среде и/или в относительно сухой среде).

Это открытие решает сложную проблему, которая сводила на нет введение покрытий на водной основе для использования на рынке контейнерных перевозок. А именно, было очень сложно разработать системы покрытий на водной основе, которые демонстрируют приемлемую устойчивость к образованию натеков при высыхании на нижележащей поверхности контейнера в средах с различной влажностью. Многие традиционные системы на водной основе, особенно те, которые включают хлорированную смолу, такую как PVDC, не прошли соответствующие испытания устойчивости к образованию натеков в средах с различной влажностью (например, в закрытых помещениях и/или за пределами районов, которые имеют высокую влажность из-за, например, сезона, географического положения, их комбинации и тому подобное, и/или в относительно сухой среде). Покрытия натекают в чрезмерной степени, например, поскольку влажное пленочное покрытие высыхает, в то время как нижележащая подложка расположена вертикально и сила тяжести действует на высыхающую пленку. Таким образом, наблюдается серьезная необходимость в усовершенствовании устойчивости к образованию натеков этих покрытий и увеличении их полезного рабочего диапазона (то есть, способности к высыханию без образования натеков в относительно влажных средах, а также в относительно сухих средах). Промышленность имеет сильную потребность в коммерчески доступной системе покрытия на водной основе, которая способна удовлетворить строгим требованиям промышленности интермодальных грузовых контейнеров.

В одном осуществлении, настоящее изобретение представляет композиции на водной основе, которые могут быть использованы для формирования покрытий, таких как грунтовочное покрытие с превосходной устойчивостью к образованию натеков. Водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением может иметь нетипично высокую нагрузку одного или более агентов CAS (например, в от 1,5 до 5 раз больше, чем уровень обычных количеств), чтобы сделать покрытия более устойчивыми к образованию натеков, в то время как покрытие высыхает в относительно влажной среде. Преимущественно, выбранные агенты CAS не оказывают нежелательного влияния на вязкость, и/или время высыхания композиции покрытия и/или не имеют их устойчивой к образованию натеков функциональности, поставленной под угрозу до чрезмерной степени. Удивительно, включение повышенных уровней одного или более агентов CAS в предпочтительные водные композиции покрытий в соответствии с настоящим изобретением, не оказывает нежелательного воздействия на вязкость, время высыхания и/или функциональность устойчивости к образованию натеков в широком диапазоне влажности (например, от 45 до 95%) и/или pH (например, pH 5-8).

К сожалению, регулирование типа и количества многих видов агентов устойчивости к образованию натеков и загустителей может быть сложным в контексте композиции на водной основе, потому что на один или более физических и/или реологических параметров можно повлиять в чрезмерной степени, например, время высыхания и/или вязкость. Также, если pH водной композиции изменяется по какой-либо причине (например, становится более кислой по мере высыхания покрытия), функциональность устойчивости к образованию натеков может быть нежелательно затронутой.

Например, если вязкость водной композиции покрытия увеличивается слишком сильно, может стать очень сложно применять композицию в практическом отношении и/или время высыхания может быть нежелательно увеличенным, потому что очень вязкая жидкость имеет тенденцию ингибировать высвобождение воды таким образом, чтобы позволить покрытию высыхать. Также, например, если pH снижается слишком сильно, например, когда покрытие высвобождает аммиак во время высыхания, кислая композиция покрытия может протравливать нижележащую подложку в чрезмерной степени и/или функциональность устойчивости к образованию натеков выбранного агента устойчивости к образованию натеков или загустителя может быть в чрезмерной степени подвержена влиянию при изменении pH. Например, изменение pH, по мере высыхания композиции покрытия, может происходить в контексте водных композиций покрытий, которые включают кислую хлорированную смолу, такую, как поливинилиденхлорид.

Повышение уровней агентов CAS выше обычных уровней для использования во влажной высушивающей среде может быть нелогичным по нескольким причинам. Например, принято считать, что вязкость увеличивается, когда избыточные количества агентов CAS используют до такой степени, что высвобождение воды из композиции может быть остановлено, а время высыхания тем самым будет нежелательно увеличено. В качестве еще одного примера, повышение уровней агентов CAS выше обычных уровней (например, выше одного фунта агента С AS на 100 фунтов (0,12 кг агентов CAS на 100 л) водной композиции покрытия) является нелогичным, потому что материалы на основе гидрофильной глины гигроскопичны, и они могут также ингибировать высвобождение воды из композиции, и тем самым увеличивают время высыхания до чрезмерной степени.

Удивительно, повышение уровня агентов CAS выше обычных уровней предотвращает чрезмерное образование натеков во влажной среде, еще позволяет высвобождение воды из покрытия и не влияет на время высыхания в чрезмерной степени.

В дополнение к контролированию устойчивости к образованию натеков с использованием конкретных агентов или загустителей, можно улучшить устойчивость к образованию натеков грунтовочной композиции с использованием других типов загустителей или реологических агентов, если система, которую используют для нанесения и высушивания/отверждения покрытия включает меры для контроля влажности. Путем регулирования условий влажности в распылительной камере, когда покрытие нанесено, и в печи во время высушивания/отверждения покрытия, влажной пленке покрытия позволяют высохнуть равномерно таким образом, который устраняет проблемы, связанные с образованием натеков, вызванных средами с высокой влажностью (то есть, силы сдвига действуют на влажную пленку, нанесенную на расположенную вертикально подложку).

Подробное описание изобретения

Осуществления настоящего изобретения, описанные ниже, не предназначены, чтобы быть исчерпывающими или ограничивать настоящее изобретение точными раскрытыми формами в нижеследующем подробном описании. Скорее осуществления выбраны и описаны таким образом, чтобы другие специалисты в данной области техники могли оценить и понять принципы и практику в соответствии с настоящим изобретением. Все патенты, заявки на патенты, находящиеся на рассмотрении, опубликованные патентные заявки и технические статьи, процитированные в данной заявке, включены в нее путем ссылки в их полноте для всех целей.

Водные композиции покрытий в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы для формирования грунтовочного покрытия на подложке (или «DTM» покрытия). В некоторых осуществлениях водная композиция покрытия может быть использован в качестве первой водной композиции покрытия в системе покрытия в соответствии с настоящим изобретением. В целях упрощения, но без ограничения, водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением будет описана ниже в подробном описании в качестве первоой водноой композиции в контексте системы покрытия в соответствии с настоящим изобретением.

В осуществлении система покрытия в соответствии с настоящим изобретением в общем и предпочтительно включает первую водную композицию покрытия, которая может быть использована для формирования устойчивого к коррозии грунтовочного покрытия на подложке (или покрытия DTM). Система, когда первое водное покрытие используют в качестве грунтовки, желательно и необязательно дополнительно включает вторую водную композицию покрытия, которая может быть использована для формирования прочного, износостойкого верхнего покрытия поверх первого/грунтовочного покрытия. Похожие системы покрытий описаны в находящейся одновременно на рассмотрении патентной заявке патентообладателя под названием СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ С УЛУЧШЕННЫМИ ВЛАГОСТОЙКОСТЬЮ И ТЕРМОСТОЙКОСТЬЮ, поданной одновременно с данной заявкой.

В осуществлении, первая водная композиция покрытия обычно и предпочтительно включает ингредиенты, содержащие, по меньшей мере, первый смолистый компонент в смеси с водным носителем и один или более агентов CAS, диспергированных в водной композиции покрытия. Первая водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением может быть однофазным раствором, в котором один или более ингредиентов, включая, по меньшей мере, первый смолистый компонент, по существу полностью растворены в водном носителе. Альтернативно, композиции покрытий могут содержать две или более фаз. Композиции, содержащие две или более фаз, могут быть в виде дисперсий, таких как дисперсия, в которой одна или более фаз диспергированы в непрерывной фазе другого материала и/или фазы. Многие дисперсии в виде суспензий включают, но не ограничиваясь приведенным, коллоидные суспензии. В некоторых осуществлениях, композиции покрытий находятся в виде латекса или эмульсии, содержащих полимерные микрочастицы, диспергированные в водном носителе. Как используют в данной заявке, «латексный» полимер означает, что полимер находится в смеси с водным носителем с помощью, по меньшей мере, одного эмульгатора (например, поверхностно-активного вещества) для создания эмульсии полимерных частиц в носителе.

В некоторых осуществлениях композиции, описанные в данной заявке, могут быть водоразбавляемыми, что означает, что композиция остается стабильной, если ее разбавляют дополнительным количеством воды. Для водоразбавляемых композиций некоторые осуществления используют, по меньшей мере, один полимер, который способен быть диспергированным в воде без необходимости использования отдельных поверхностно-активных вещества, хотя отдельные поверхностно-активные вещества могут быть использованы, если это необходимо. Полимеры, которые могут быть диспергированы в воде и не требуют отдельных поверхностно-активных веществ, часто содержат подвешенные ионные функциональные группы и/или гидрофильные сегменты цепи, которые делают соответствующие участки полимера более совместимыми с водой. Внешние кислоты или основания могут потребоваться для анионной стабилизации, однако такие кислоты и основания, как правило, отличаются от эмульгаторов (например, поверхностно-активных веществ), которые используются для дисперсии латексного полимера.

В осуществлении, первый смолистый компонент включает, по меньшей мере, одну пленкообразующую смолу, что желательно помогает вышележащим верхним покрытиям прилипать лучше к нижележащей подложке и/или в комбинации с верхним покрытием обеспечивает дополнительную защиту подложки. В тех осуществлениях, предназначенных для использования на металлических подложках с покрытием или без покрытия, смола(ы) первого смолистого компонента желательно формирует покрытие, которое является достаточно непроницаемым для водяного пара или жидкости, а также желательно гидрофобно, чтобы помочь уменьшить окисление или другой распад, которые могут быть вызваны влагой.

Смола(ы), используемая в первом смолистом компоненте может быть термореактивной и/или термопластичной. Обычно, одна или более из них является термопластичной. Дополнительно, некоторые осуществления термопластичной смолы, полезные в практике в соответствии с настоящим изобретением могут быть аморфными, кристаллическими или полукристаллическими. Примеры смол, используемых в первом смолистом компоненте, включают ациклические, циклические, разветвленные, линейные, алифатические или ароматические смолы. Термопластичные смолы желательно имеют минимальную температуру пленкообразования (MFFT) ниже приблизительно 65°C, предпочтительно ниже приблизительно 45°C, более предпочтительно ниже приблизительно 25°C. Желательно также, чтобы такие смолы желательно имели минимальную температуру пленкообразования, более, чем приблизительно -50°C, предпочтительно более, чем -25°C, более предпочтительно более, чем приблизительно 0°C.

Молекулярная масса(ы) одной или более смол первого смолистого компонента независимо может изменяться в широком диапазоне. Если молекулярная масса слишком мала, то покрытие может быть недостаточно прочным или не может быть устойчивым к атаке растворителя. Если она слишком высокая, то покрытие не может быть легко нанесено на достаточном уровне на твердые вещества. Уравновешивая такие проблемы, среднечисленная молекулярная масса желательно находится в диапазоне от приблизительно 5000 до 75000, более предпочтительно приблизительно от 10000 до 50000, более. предпочтительно от приблизительно 10000 до 20000 и средневзвешенная молекулярная масса находится в диапазоне от приблизительно 10000 до 150000, более предпочтительно приблизительно от 20000 до 80000, более предпочтительно приблизительно от 35000 до 55000. Как используют в данной заявке, молекулярная масса относится к среднечисленной молекулярной массе (M_n) если иное четко не указано.

Предпочтительно, первый смолистый компонент включает, по меньшей мере, одну хлорированную смолу, полученную из одного или более реагентов, в которой, по меньшей мере, один из реагентов, по меньшей мере, частично хлорирован. Хлорированные смолы помогают обеспечить покрытия с превосходной устойчивостью к коррозии, в частности в морской среде, в которой подложки, защищенные системой покрытия, подвергаются воздействию растворителей, пресной воды, соленой воды и тому подобное. Cl заместители хлорированного реагента(ов) могут быть прикреплены непосредственно к каркасу реагента одинарной связью или через приемлемую связывающую группу. В некоторых осуществлениях, хлорированные реагенты могут быть мономерными, олигомерными и/или полимерными. В некоторых осуществлениях, свободнорадикально полимеризуемая функциональная группа может присутствовать.

В дополнение к одному или более хлорированным реагентам, один или более дополнительных сополимеризуемых мономеров, олигомеров и/или смол также могут быть использованы с хлорированными смолами, если это необходимо. Хлорированный реагент(ы) желательно содержит, по меньшей мере, 50 массовых процентов, более предпочтительно, по меньшей мере, 70 массовых процентов, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 85 массовых процентов, и даже до 100 массовых процентов полученной хлорированной смолы(ол).

Содержание Cl полученной хлорированной смолы может изменяться в широком диапазоне. Таким образом, осуществления смолы могут быть частично хлорированными или перхлорированными. Если содержание Cl является слишком низким, защита от коррозии, обеспечиваемая смолой, может быть меньше, чем желательно. Содержание Cl можно охарактеризовать как массовый процент Cl, включенный в хлорированную смолу. Для более высоких уровней защиты от коррозии, желательно, чтобы хлорированная смола включала, по меньшей мере, приблизительно 20 массовых процентов Cl, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 40 массовых процентов Cl, и более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 60 массовых процентов Cl. Перхлорированные осуществления представляют практический верхний предел по содержанию Cl.

Хлорированные смолы типа, описанного в данной заявке, могут быть получены путем радикальной полимеризации хлорированных мономеров. Хлорированные мономеры предпочтительно включают, например, реагенты со свободнорадикально полимеризуемой функциональной группой (например, углерод-углеродные двойные связи), и имеют структуры, включающие от 2 до 20, предпочтительно от 2 до 10 и более предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода и, по меньшей мере, одну углерод-углеродную двойную связь. Более предпочтительными являются хлорированные этены, хлорированные пропены, а также их комбинации, такие как монохлорэтен, 1,1-дихлорэтан, 1,2-дихлорэтен, 1,1,2-трихлорэтен, тетрахлорэтен, 1-хлорпропен, 2-хлорпропен, 1,1-дихлорпропен, 2,2-дихлорпропен, 1,2-дихлорпропен, 1,1,1-трихлор-2-пропен, 1,1,2-1-пропен, 1,2,3-трихлорпропен, их комбинации, и тому подобное.

Хлорированные смолы типа, описанного в данной заявке, также могут быть получены путем радикальной полимеризации хлорированных мономеров с мономерами или сомономерами этилен-ненасыщенных сложных эфиров, амидов и ангидридов карбоновой кислоты. Приемлемые этилен-ненасыщенные сомономеры включают, например, (мет)акриловую кислоту и производные, такие как глицидил(мет)акрилат, (мет)акриловая кислота, метиламиноэтил(мет)акрилат, (мет)акрилат, трет-бутиламиноэтил(мет)акрилат, (мет)акриламид, 4-пентаногуанамин, гидроксиалкильные сложные эфиры, такие как гидроксипропил(мет)акрилат, гидроксиэтил(мет)акрилат, (мет)акрилонитрил, N-алкоксиалкил амиды, такие как метоксиметил(мет)акриламид и бутокси-(метил)акриламид, и гидроксиалкил амиды, такие как N-метилол(мет)акриламид, дикарбоновые кислоты, такие как малеиновая кислота, их соответствующие ангидриды (если таковые имеются); их комбинации, и тому подобное.

Предпочтительные хлорированные смолы могут быть получены так, как описано в патентах США: 4,341,679; 4,401,788; 4,435,478; 4,543,386; и 4,783,499.

В дополнение к одному или более Cl заместителям и свободнорадикально полимеризуемой функциональной группе, хлорированные реагенты, используемые, чтобы получить хлорированные смолы, в ином случае могут быть замещенными или незамещенными дополнительными видами функциональных групп, включая эпокси-функциональную группу, например. Такая функциональная группа необязательно может быть использована для поперечной сшивки. В качестве дополнительной опции, такая функциональная группа может быть использована для обеспечения смолы со встроенной диспергирующей функциональной группой. Некоторые заместители могут быть со-членами кольцевой структуры. Примеры других заместителей включают гидроксил, тиол, амино, амид, изоцианат, нитрил, карбокси, сульфат, сульфит, жирную кислоту, эпоксид и комбинации этих групп.

Композиция может также содержать один или более других типов свободнорадикальных аддитивных полимеров, например, полученных путем свободнорадикальной аддитивной полимеризации или сополимеризации в водной эмульсии одного или более мономеров, таких как винилиденхлорид, алкил(мет)акрилаты, содержащие от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе, алкоксиалкил(мет)акрилаты, содержащие от 1 до 12 атомов углерода в алкильной группе, стирол, (мет)акрилонитрил, аллилокси группы, группы цианатного сложного эфира, винилацетат, группы винилового эфира, винилхлорид, этилен, цис- и транс-1,3-бутадиен, цис- и транс-изопрен, цис- и транс-хлорпрен, 1-децен, 1-пентен и 1-октен, их комбинации и т.п.

Свободнорадикально полимеризуемая функциональная группа традиционно реагирует путем воздействия на реагенты приемлемого источника энергии отверждения, часто в присутствии агентов (например, инициаторов и т.д.), которые способствуют осуществлению желаемой реакции. Источник энергии, используемый для достижения полимеризации и/или поперечной сшивки отверждаемой функциональной группы может быть актиническим (например, излучение, имеющее длину волны в ультрафиолетовом или видимом диапазоне спектра), ускоренным частицами (например, облучение электронным пучком), тепловым (например, тепловое или инфракрасное излучение) или тому подобное.

Особенно предпочтительной хлорированной смолой является поливинилиденхлорид (PVDC). Как используют в данной заявке, поливинилиденхлорид относится к смоле, в которой 1,1-дихлорэтен составляет, по меньшей мере, 40 массовых процентов, необязательно, по меньшей мере, 60 массовых процентов, дополнительно необязательно, по меньшей мере, приблизительно 75 массовых процентов, дополнительно необязательно, по меньшей мере, приблизительно 90 массовых процентов и необязательно даже до 100 массовых процентов реагентов, используемых, чтобы получить смолу. Широкий диапазон приемлемых осуществлений поливинилиденхлоридных смол доступен из коммерческих источников. Коммерчески доступные осуществления включают, без ограничения, доступные под торговыми обозначениями DIOFAN (доступный от Dow Chemical и/или Solvay Plastics), POLIDENE (например, 33-082, 33-038, 33-086, 33-083, 33-075 и 33-081 доступный от Scott Bader), HALOFLEX (например, 202 и 202S доступный от DSM Neoresins), PERMAX (например, 803 и 805 доступный от Lubrizol), их комбинации и тому подобное. В одном аспекте PVDC или другие коммерчески доступные хлорированные смолы могут быть модифицированы определенной функциональной группой, такой как эпокси-функциональная группа, например.

В одном предпочтительном осуществлении изобретения водную композицию PVDC обрабатывают для повышения его pH, чтобы тем самым сделать композицию менее кислой (например, имеющей pH в диапазоне от 3 до 8). Регулирование pH таким образом описано в находящейся одновременно на рассмотрении заявке патентообладателя под названием СИСТЕМА ПОКРЫТИЯ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ С УЛУЧШЕННЫМИ ВЛАГОСТОЙКОСТЬЮ И ТЕРМОСТОЙКОСТЬЮ, поданной одновременно с данной заявкой, которая в полном объеме включена в данную заявку путем ссылки для всех целей.

Первый смолистый компонент предпочтительно содержит, по меньшей мере, приблизительно 50 массовых процентов, более предпочтительно приблизительно от 50 до 70 массовых процентов и наиболее предпочтительно приблизительно от 75 до 100 массовых процентов хлорированной смолы, такой, как PVDC, например.

В дополнение к хлорированной смоле(ам), первая водная композиция покрытия необязательно может содержать один или более других видов смолистых компонентов. Предпочтительно, они являются гидрофобными и по существу смешивающимися с хлорированными смолами так, чтобы по существу избежать любых нежелательных количеств разделения фаз между смолами. Иллюстративные смолы включают эпоксиды, полиуретаны, полиамиды, полиимиды, галогенированные полимеры, полисиликоны, сложные полиэфиры, алкиды, полиолефины, (мет)акриловые смолы, их комбинации и тому подобное. Акриловые латексные эмульсии являются предпочтительными, в том числе, например, полиуретановые дисперсии (PUD), полностью акриловые эмульсии, стирол-акриловые эмульсии и дисперсии алкидных смол, модифицированных акриловым соединением. В одном аспекте, стирол-акриловые эмульсии являются предпочтительными. Их количество может быть выбрано из широкого диапазона, уравновешивая проблемы совместимости и производительность покрытия, с точки зрения устойчивости к коррозии и термостойкости. В предпочтительном аспекте первая водная композиция покрытия содержит приблизительно до 50 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 50 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 50 мас.%, более предпочтительно приблизительно от 15 до 40 мас.% и наиболее предпочтительно приблизительно от 20 до 30 мас.% акриловой латексной эмульсии, исходя из общей массы смолистых компонентов в первой водной композиции покрытия.

Количество первого смолистого компонента в первой воднойкомпозиции покрытия может быть выбрано из широкого диапазона. Как правило, если количество смолистого компонента слишком низкое, то может быть сложно образовывать пленку, более сложно образовать пленку, которая имеет достаточную адгезию к подложке, пленка может иметь недостаточную устойчивость к коррозии или другую производительность, и/или тому подобное. Если использовать слишком много, то может быть сложнее составить пигментированную систему или может быть более сложно получить материал, который может быть нанесен на подложку. Уравновешивая такие проблемы, первая водная композиция покрытия предпочтительно содержит от приблизительно 10 до приблизительно 70 массовых процентов, более предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 50 массовых процентов и наиболее предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 40 массовых процентов первого смолистого компонента, исходя из общей массы водной композиции покрытия.

Первый смолистый компонент находится в смеси с водным носителем. Как используют в данной заявке, «водный» означает, что, по меньшей мере, приблизительно 5 массовых процентов, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 20 массовых процентов, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 40 массовых процентов, и даже более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 60 массовых процентов, и даже 90 массовых процентов или более является водой, исходя из общей массы носителя. Наиболее предпочтительно, от приблизительно 85 до приблизительно 100 массовых процентов, более предпочтительно от приблизительно 95 до приблизительно 99 массовых процентов является водой.

В дополнение к воде, водный носитель первой водной композиции покрытия необязательно может содержать один или более дополнительных, необязательных со-носителей. Со-носитель(ли) может быть использован для различных целей, в том числе помогает при образовании пленки и/или стабильной краски. Примеры приемлемых со-носителей включают бутилцеллозольв, спирт(ы), такой как бутанол, коалесцирующие агенты (например, сложный эфир спирта(ов), такой, как Eastman Texanol продукт и/или коалесцирующие агенты с низким содержанием VOC, например, описанные в патентах США №№6,762,230 и 7,812,079), гликолевый эфир(ы), их комбинации и тому подобное. Желательно, чтобы так называемые не содержащие VOC со-носитель(и) являлись предпочтительными.

Количество со-носителя, включенного в первую водную композицию покрытия, может изменяться в широком диапазоне. Количество(а), которое используют, будет зависеть от факторов, включающих тип со-носителя, с какой целью добавляется со-носитель, метод(ы) покрытия, который может быть использован для нанесения первой водной композиции покрытия на подложку, и тому подобное. В иллюстративных осуществлениях, первая водная композиция покрытия может содержать от приблизительно 0,3 массовых процентов до приблизительно 80 массовых процентов, желательно от 0,3 массовых процентов до приблизительно 15 массовых процентов, более желательно от приблизительно 1 до приблизительно 5 массовых процентов со-носителя(ей), исходя из общей массы со-носителя и воды, включенных в композицию.

В дополнение к первому смолистому компоненту и водному носителю, первая водная композиция покрытия предпочтительно содержит достаточное количество одного или более агентов CAS, чтобы обеспечить устойчивость к образованию натеков. Как используют в данной заявке, термин «агент CAS» относится к глинистому материалу или материалу на основе глины, которые могут быть включены в водную композицию покрытия в соответствии с настоящим изобретением в количестве, достаточном, чтобы водная композиция покрытия была устойчивой к образованию натеков до желаемой степени, когда она высыхает после нанесения в виде пленки на вертикальной подложке (т.е. не натекает в нежелательной степени). Например, агент CAS, используемый в данной заявке, относится к материалу, который может способствовать тому, чтобы водная композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением удовлетворяла Тесту на устойчивость к образованию натеков во влажном состоянии, описанному ниже в Примерах. Агент CAS может включать, в качестве основного компонента (по меньшей мере, 50 массовых процентов), силикатный минерал, имеющий слоистую кристаллическую структуру. Их примеры включают смектит, бентонит, монтмориллонит, сапонит, гекторит и тому подобное. Один предпочтительный глинистый материал включает бентонит. Эти глинистые минералы могут быть использованы индивидуально или в смеси двух или более их видов и, типично, гидрофильны и гигроскопичны.

Заявители обнаружили, что нетрадиционно высокий уровень агентов CAS может предотвратить водную композицию покрытия от образования натеков при высыхании в относительно влажной среде, но не влияя на вязкость и/или не влияя на время высыхания и/или не зависимо от pH композиции покрытия в чрезмерной степени. Повышение уровня агентов CAS выше обычных уровней является нелогичным, потому что агенты CAS, как известно, увеличивают вязкость и могут быть гигроскопичными. Более того, эффективность агентов CAS во влажной среде выделяется тем фактом, что повышение уровней неглинистых загустителей (например, ассоциативных загустителей) не улучшает устойчивость к образованию натеков во всем диапазоне влажности. Следует отметить, что включение одного или более агентов CAS в первую водную композицию покрытия согласно настоящему изобретению может обеспечить приемлемую устойчивость к образованию натеков во влажной среде, а также в относительно сухой среде.

Один или более агентов CAS могут присутствовать в количестве, которое может предотвратить покрытие водной композиции на вертикальной подложке от образования натеков при высыхании в средах и условиях с различной влажностью. В некоторых осуществлениях высушивающая среда имеет влажность в диапазоне от 50 до 99 процентов относительной влажности, более типично в диапазоне от 50 до 90 процентов относительной влажности. Как используют в данной заявке, «относительная влажность» может быть выражена как отношение парциального давления паров воздуха к парциальному давлению насыщенных паров воздуха при фактической температуре сухого термометра. Относительная влажность при парциальном давлении выражается следующим образом: